JP4215092B2 - Engine starter for hybrid vehicle - Google Patents
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- F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
- F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
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- B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
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- F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
- F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
- F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
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Abstract
Description
本発明は、差動作用が作動可能な差動機構と電動機とを有する電気的な差動部と、その差動部から駆動輪への動力伝達経路に設けられた変速部とを備えるハイブリッド車両のエンジン起動装置に係り、特に、電動機故障時のエンジン起動装置に関するものである。 The present invention relates to a hybrid vehicle including an electrical differential unit having a differential mechanism capable of operating a differential action and an electric motor, and a transmission unit provided in a power transmission path from the differential unit to a drive wheel. In particular, the present invention relates to an engine starting device when a motor fails.
エンジンに連結された第1回転要素と第1電動機に連結された第2回転要素と第2電動機および伝達部材に連結された第3回転要素とを有してエンジンの出力を第1電動機および伝達部材へ分配する差動機構を備える差動部と、伝達部材から駆動輪への動力伝達経路に設けられた変速部とを備えるハイブリッド車両の動力伝達装置において、エンジン起動時には、第1電動機や第2電動機を用いてエンジン回転速度をエンジン始動可能(エンジン点火可能)な回転速度以上に引き上げる制御装置が知られている。 A first rotating element connected to the engine, a second rotating element connected to the first electric motor, and a third rotating element connected to the second electric motor and the transmission member. In a power transmission device for a hybrid vehicle including a differential unit including a differential mechanism that distributes to members and a transmission unit provided in a power transmission path from the transmission member to the drive wheels, the first electric motor and the first motor 2. Description of the Related Art A control device is known that uses two electric motors to increase an engine rotational speed to a rotational speed at which the engine can be started (engine ignition is possible).
例えば、特許文献1に記載された車両用駆動装置の制御装置がそれである。この車両用駆動装置の制御装置では、差動機構が遊星歯車装置で構成される差動部と、油圧式摩擦係合装置の係合作動により動力伝達経路が動力伝達可能状態と動力伝達遮断状態とに選択的に切り換えられる有段式自動変速機で構成される変速部とを備える変速機構において、動力伝達部内の動力伝達経路を動力伝達遮断状態とするためのよく知られた駐車ポジション「P(パーキング)」や中立ポジション「N(ニュートラル)」が選択されているときのエンジン始動の際には、第1電動機および第2電動機を用いて第2回転要素および第3回転要素の回転速度を共に引き上げ、第1回転要素、第2回転要素、および第3回転要素の相互の相対回転速度の関係に基づいて第1回転要素すなわち第1回転要素に連結されたエンジンの回転速度を速やかにエンジン始動可能回転以上に上昇させている。 For example, this is the control device for a vehicle drive device described in Patent Document 1. In this control device for a vehicle drive device, the power transmission path is in a power transmission enable state and a power transmission cut-off state by the engagement of a differential portion whose differential mechanism is a planetary gear device and a hydraulic friction engagement device. A well-known parking position “P” for setting the power transmission path in the power transmission section to a power transmission cut-off state in a speed change mechanism including a speed change portion constituted by a stepped automatic transmission that is selectively switched to When the engine is started when the “parking” or neutral position “N (neutral)” is selected, the rotational speeds of the second and third rotating elements are set using the first and second motors. The rotation speed of the engine connected to the first rotation element, that is, the first rotation element based on the relationship between the relative rotation speeds of the first rotation element, the second rotation element, and the third rotation element. It is rapidly raised above engine starting rotatable.
ところで、特許文献1のような車両用駆動装置において、第2電動機が故障すると、第3回転要素に連結された第2電動機によって発生させる反力が取れなくなり、第1電動機を駆動させても第2電動機に連結された第3回転要素が逆回転させられてエンジンを起動させることが不可能となる。例えば車両の信号待ちなどの状態、すなわちシフトポジションが「D(ドライブ)」に選択されているとともに車速がゼロの状態では、通常は燃費を抑制するためにエンジンは停止した状態となっている。このような故障状態で車両を発進させるためにエンジンを起動させる場合には、第2電動機に代わる反力発生方法として、伝達部材から駆動輪への動力伝達経路を動力伝達可能状態とすることで第3回転要素を変速部を介して駆動輪に連結することで反力を発生させることが考えられる。しかし、シフトポジションが「D」レンジに位置する状態では、シフトポジションが「P」レンジに位置する際に出力軸を機械的にロックさせる所謂Pレンジロックのようなロック機構が為されないため、第3回転要素が逆回転することで車両が逆走する可能性がある。 By the way, in the vehicle drive device as in Patent Document 1, when the second electric motor fails, the reaction force generated by the second electric motor connected to the third rotating element cannot be taken, and even if the first electric motor is driven, the first electric motor is driven. The third rotating element connected to the two electric motors is rotated in the reverse direction to make it impossible to start the engine. For example, when the vehicle is waiting for a signal, that is, when the shift position is selected as “D (drive)” and the vehicle speed is zero, the engine is normally stopped to suppress fuel consumption. When starting the engine in order to start the vehicle in such a failure state, as a reaction force generation method that replaces the second electric motor, the power transmission path from the transmission member to the drive wheels is made a power transmission enabled state. It is conceivable that the reaction force is generated by connecting the third rotating element to the driving wheel via the transmission unit. However, in the state where the shift position is in the “D” range, when the shift position is in the “P” range, a lock mechanism such as a so-called P range lock that mechanically locks the output shaft is not performed. There is a possibility that the vehicle will run backward due to the reverse rotation of the three-turn element.
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ハイブリッド車両のエンジン起動の際に反力を発生させる電動機が故障した場合でもエンジンの起動を安全に実施することができるハイブリッド車両のエンジン起動装置を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and the object of the present invention is to safely start the engine even when the motor that generates the reaction force breaks down when starting the engine of the hybrid vehicle. An object of the present invention is to provide an engine starting device for a hybrid vehicle.
上記目的を達成するための、請求項1にかかる発明の要旨とするところは、(a)エンジンに連結された第1回転要素と、第1電動機に連結された第2回転要素と、第2電動機および伝達部材に常時動力伝達可能に連結された出力軸である第3回転要素とを、有してそのエンジンの出力を第1電動機およびその伝達部材へ分配する差動機構を備え電気的な差動装置として作動する差動部と、その差動部の出力軸と駆動輪との間に直列的に設けられて複数の係合装置の選択的な作動に従って複数の変速段を成立させる変速部と、を備えるハイブリッド車両のエンジン起動装置であって、(b)前記変速部内に設けられた一方向クラッチを介して非回転部材に連結されることによって逆回転不能な回転部材が設けられており、(c)前記第2電動機が故障した際には、前記係合装置を係合させて前記差動部の出力軸を前記逆回転不能な回転部材に直接または間接的に連結させて逆転不能状態とし、前記第1電動機により前記エンジンを駆動させるエンジン起動制御手段を含むことを特徴とする。 To achieve the above object, and has as subject matter of the invention according to claim 1, a first rotary element connected to the (a) an engine, a second rotary element connected to the first electric motor, a second And a third rotating element that is an output shaft connected to the electric motor and the transmission member so as to be able to transmit power at all times, and includes a differential mechanism that distributes the engine output to the first electric motor and the transmission member. A differential unit that operates as a differential unit, and a shift that is provided in series between an output shaft of the differential unit and a drive wheel and that establishes a plurality of shift stages according to selective operation of a plurality of engagement devices. And (b) a rotating member that is non-rotatable by being connected to a non-rotating member via a one-way clutch provided in the transmission unit. (C) the second electric motor When but failed, the engagement of the coupling device to engage the reverse disabled state directly or indirectly by connecting the output shaft to the opposite non-rotatable rotary member of the differential portion, by said first electric motor Engine starting control means for driving the engine is included.
また、請求項2にかかる発明の要旨とするところは、請求項1のハイブリッド車両のエンジン起動装置において、前記エンジン起動制御手段は、前記係合装置を係合させて、前記差動部の出力軸を前記逆回転不能な回転部材に直接連結させて逆転不能状態とするものであることを特徴とする。 The gist of the invention according to claim 2 is that, in the engine starting device of the hybrid vehicle according to claim 1, the engine starting control means engages the engaging device to output the differential unit. the shaft is directly connected to the reverse rotation non rotating member characterized in that it is a to shall and reverse disabled state.
また、請求項3にかかる発明の要旨とするところは、請求項1のハイブリッド車両のエンジン起動装置において、前記係合装置は、所定の回転部材の回転を制御するブレーキを含み、前記エンジン起動制御手段は、前記ブレーキを係合することで逆回転不能となる他の回転部材を形成し、前記差動部の出力軸を該他の回転部材に連結させて逆転不能状態とするものであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the engine starting device for a hybrid vehicle according to the first aspect, wherein the engagement device includes a brake for controlling rotation of a predetermined rotating member, and the engine starting control is performed. means the form of the other rotary member to be reversed unrotatable by engaging the brake, is reversed impossible state and be shall an output shaft of the differential portion by connecting to the another rotary member It is characterized by that.
また、請求項4にかかる発明の要旨とするところは、請求項1乃至3のハイブリッド車両のエンジン起動装置において、前記エンジン起動制御手段は、前記第2電動機の故障が判定され、車速が所定値以下であり、前記エンジンの起動が要求され、前記シフトレバーが走行位置にあることに基づいて前記係合装置を係合させて、前記第1電動機を駆動させるものであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the engine starter for a hybrid vehicle according to any one of the first to third aspects, the engine start control means determines that the second electric motor has failed, and the vehicle speed is a predetermined value. In the following, the start of the engine is requested, and the engagement device is engaged based on the fact that the shift lever is in the traveling position, thereby driving the first electric motor.
請求項1にかかる発明のハイブリッド車両のエンジン起動装置によれば、第1電動機を駆動させてエンジンを起動させる際に反力を発生させるべき第2電動機が故障しても、前記係合装置を好適に係合させることで、前記差動部の出力軸である前記第3回転要素を前記逆回転不能な回転部材に直接または間接的に連結させることで、第3回転要素を固定すなわち反力を発生させることができる。これにより、車両のシフト位置が「D」レンジであっても車両が逆走する危険もなく、エンジンを起動させることができる。
According to the engine starting device for a hybrid vehicle of the first aspect of the present invention, even if the second motor that should generate a reaction force when the first motor is driven to start the engine fails, the engaging device is By suitably engaging, the third rotating element, which is the output shaft of the differential portion, is directly or indirectly connected to the rotating member that cannot rotate in reverse, thereby fixing the third rotating element, that is, the reaction force Can be generated. Thereby, even if the shift position of the vehicle is in the “D” range, the engine can be started without the danger of the vehicle running backward.
また、請求項2にかかる発明のハイブリッド車両のエンジン起動装置によれば、前記係合装置を係合させて、前記伝達部材を前記逆回転不能な回転部材に直接連結させることで、他の回転要素の回転を制限するなどの必要なく、第3回転要素において反力を発生させることができ、エンジンを起動させることが可能となる。 According to the engine starting device for a hybrid vehicle of the invention according to claim 2, the engaging device is engaged, and the transmission member is directly connected to the rotating member that cannot be reversely rotated. The reaction force can be generated in the third rotating element without the necessity of limiting the rotation of the element, and the engine can be started.
また、請求項3にかかる発明のハイブリッド車両のエンジン起動装置によれば、前記ブレーキを係合することで逆回転不能となる他の回転部材を形成し、前記伝達部材をその他の回転部材に連結させることで、第3回転要素において反力を発生させることができ、エンジンを起動させることが可能となる。
According to the engine starter for a hybrid vehicle of the invention according to
また、請求項4にかかる発明のハイブリッド車両のエンジン起動装置によれば、エンジン起動制御手段は、前記第2電動機の故障が判定され、車速が所定値以下であり、前記エンジンの起動が要求され、前記シフトレバーが走行位置にあることに基づいて前記係合装置を係合させて、前記第1電動機を駆動させるものであるため、第2電動機故障の際にはエンジンを安全に起動させることができる。 According to the engine starter for a hybrid vehicle of the invention according to claim 4, the engine start control means determines that the second electric motor has failed, the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined value, and the engine start is requested. Since the engagement device is engaged based on the fact that the shift lever is in the traveling position and the first electric motor is driven, the engine can be started safely when the second electric motor fails. Can do.
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動装置の一部を構成する変速機構10を説明する骨子図である。図1において、変速機構10は車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース12(以下、ケース12という)内において共通の軸心上に配設された入力回転部材としての入力軸14と、この入力軸14に直接或いは図示しない脈動吸収ダンパー(振動減衰装置)などを介して間接的に連結された無段変速部としての差動部11と、その差動部11から駆動輪34(図6参照)への動力伝達経路で伝達部材18を介して直列に連結されている動力伝達部としての自動変速部20と、この自動変速部20に連結されている出力回転部材としての出力軸22とを直列に備えている。この変速機構10は、例えば車両において縦置きされるFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型車両に好適に用いられるものであり、入力軸14に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパーを介して直接的に連結された走行用の駆動源として例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であるエンジン8と一対の駆動輪34(図6参照)との間に設けられて、エンジン8からの動力を動力伝達経路の一部を構成する差動歯車装置(終減速機)32(図6参照)および一対の車軸等を順次介して一対の駆動輪34へ伝達する。なお、本実施例のトランスミッションケース12(ケース12)が、本発明の非回転部材に対応しており、自動変速部20が、本発明の変速部に対応している。
FIG. 1 is a skeleton diagram illustrating a
このように、本実施例の変速機構10においては、エンジン8と差動部11とは直結されている。この直結にはトルクコンバータやフルードカップリング等の流体式伝動装置を介すことなく連結されているということであり、例えば上記脈動吸収ダンパーなどを介する連結はこの直結に含まれる。
Thus, in the
差動部11は、第1電動機M1と、入力軸14に連結されたエンジン8の出力を機械的に分配する機械的機構であってエンジン8の出力を第1電動機M1および伝達部材18に分配する差動機構としての動力分配機構16と、伝達部材18と一体的に回転するように作動的に連結されている第2電動機M2とを備えている。本実施例の第1電動機M1および第2電動機M2は発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、第1電動機M1は反力を発生させるためのジェネレータ(発電)機能を少なくとも備え、第2電動機M2は走行用の駆動源として駆動力を出力するためのモータ(電動機)機能を少なくとも備えている。なお、本実施例の動力分配機構16が、本発明の差動部に対応している。
The
動力分配機構16は、所定のギヤ比ρ1を有するシングルピニオン型の第1遊星歯車装置24を主体として構成されている。この第1遊星歯車装置24は、第1サンギヤS1、第1遊星歯車P1、その第1遊星歯車P1を自転および公転可能に支持する第1キャリヤCA1、第1遊星歯車P1を介して第1サンギヤS1と噛み合う第1リングギヤR1を回転要素として備えている。なお、第1サンギヤS1の歯数をZS1、第1リングギヤR1の歯数をZR1とすると、上記ギヤ比ρ1はZS1/ZR1である。
The
この動力分配機構16においては、第1キャリヤCA1は入力軸14すなわちエンジン8に連結されて第1回転要素RE1を構成し、第1サンギヤS1は第1電動機M1に連結されて第2回転要素RE2を構成し、第1リングギヤR1は伝達部材18に連結されて第3回転要素RE3を構成している。このように構成された動力分配機構16は、第1遊星歯車装置24の3要素である第1サンギヤS1、第1キャリヤCA1、第1リングギヤR1がそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用が作動可能すなわち差動作用が働く差動状態とされることから、エンジン8の出力が第1電動機M1と伝達部材18に分配されると共に、分配されたエンジン8の出力の一部で第1電動機M1から発生させられた電気エネルギで蓄電されたり第2電動機M2が回転駆動されるので、差動部11(動力分配機構16)は電気的な差動装置として機能させられて例えば差動部11は所謂無段変速状態とされて、エンジン8の所定回転に拘わらず伝達部材18の回転が連続的に変化させられる。すなわち、差動部11はその変速比γ0(入力軸14の回転速度NIN/伝達部材18の回転速度N18)が最小値γ0minから最大値γ0maxまで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する。
In this
自動変速部20は、伝達部材18から駆動輪34への動力伝達経路に設けられており、シングルピニオン型の第2遊星歯車装置26、シングルピニオン型の第3遊星歯車装置28を備え、有段式の自動変速機として機能する遊星歯車式の多段変速機である。第2遊星歯車装置26は、第2サンギヤS2、第2遊星歯車P2、その第2遊星歯車P2を自転および公転可能に支持する第2キャリヤCA2、第2遊星歯車P2を介して第2サンギヤS2と噛み合う第2リングギヤR2を備えており、所定のギヤ比ρ2を有している。第3遊星歯車装置28は、第3サンギヤS3、第3遊星歯車P3、その第3遊星歯車P3を自転および公転可能に支持する第3キャリヤCA3、第3遊星歯車P3を介して第3サンギヤS3と噛み合う第3リングギヤR3を備えており、所定のギヤ比ρ3を有している。第2サンギヤS2の歯数をZS2、第2リングギヤR2の歯数をZR2、第3サンギヤS3の歯数をZS3、第3リングギヤR3の歯数をZR3とすると、上記ギヤ比ρ2はZS2/ZR2、上記ギヤ比ρ3はZS3/ZR3である。
The
自動変速部20では、第2サンギヤS2は第3クラッチC3を介して伝達部材18に連結されると共に第1ブレーキB1を介してケース12に選択的に連結され、第2キャリヤCA2と第3リングギヤR3とが一体的に連結されて第2クラッチC2を介して伝達部材18に連結されると共に第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結され、第2リングギヤR2と第3キャリヤCA3とが一体的に連結されて出力軸22に連結され、第3サンギヤS3が第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結されている。さらに第2キャリヤCA2と第3リングギヤR3とは一方向クラッチFを介して非回転部材であるケース12に連結されてエンジン8と同方向の回転が許容され逆方向の回転が禁止されている。これにより、第2キャリヤCA2および第3リングギヤR3は、逆回転不能な回転部材として機能する。
In the
また、この自動変速部20は、解放側係合装置の解放と係合側係合装置の係合とによりクラッチツウクラッチ変速が実行されて複数のギヤ段(変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速比γ(=伝達部材18の回転速度N18/出力軸22の回転速度NOUT)が各ギヤ段毎に得られる。例えば、図2の係合作動表に示されるように、第1クラッチC1の係合および一方向クラッチFにより第1速ギヤ段が成立させられ、第1クラッチC1および第1ブレーキB1の係合により第2速ギヤ速段が成立させられ、第1クラッチC1および第2クラッチC2の係合により第3速ギヤ段が成立させられ、第2クラッチC2および第1ブレーキB1の係合により第4速ギヤ段が成立させられ、第3クラッチC3および第2ブレーキB2の係合により後進ギヤ段が成立させられる。また、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、および第2ブレーキB2の解放によりニュートラル「N」状態とされる。また、第1速ギヤ段のエンジンブレーキの際には、第2ブレーキB2が係合させられる。
In addition, the
このように、自動変速部20内の動力伝達経路は、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、および第2ブレーキB2の係合と解放との作動の組合せにより、その動力伝達経路の動力伝達を可能とする動力伝達可能状態と、動力伝達を遮断する動力伝達遮断状態との間で切り換えられる。つまり、第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段および後進ギヤ段の何れかが成立させられることで上記動力伝達経路が動力伝達可能状態とされ、何れのギヤ段も成立させられないことで例えばニュートラル「N」状態が成立させられることで上記動力伝達経路が動力伝達遮断状態とされる。
As described above, the power transmission path in the
前記第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、および第2ブレーキB2(以下、特に区別しない場合はクラッチC、ブレーキBと表す)は、従来の車両用自動変速機においてよく用いられている係合要素としての油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた1本または2本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介挿されている両側の部材を選択的に連結するためのものである。なお、本実施例のクラッチCおよびブレーキBが、本発明の係合装置に対応している。 The first clutch C1, the second clutch C2, the third clutch C3, the first brake B1, and the second brake B2 (hereinafter referred to as the clutch C and the brake B unless otherwise specified) are conventional automatic transmissions for vehicles. A hydraulic friction engagement device as an engagement element often used in a machine, and a wet multi-plate type in which a plurality of friction plates stacked on each other are pressed by a hydraulic actuator, or an outer peripheral surface of a rotating drum One end of one or two bands wound around is composed of a band brake or the like that is tightened by a hydraulic actuator, and is for selectively connecting the members on both sides of the band brake. Note that the clutch C and the brake B of this embodiment correspond to the engagement device of the present invention.
以上のように構成された変速機構10において、無段変速機として機能する差動部11と自動変速部20とで無段変速機が構成される。また、差動部11の変速比を一定となるように制御することにより、差動部11と自動変速部20とで有段変速機と同等の状態を構成することが可能とされる。
In the
具体的には、差動部11が無段変速機として機能し、且つ差動部11に直列の自動変速部20が有段変速機として機能することにより、自動変速部20の少なくとも1つの変速段Mに対して自動変速部20に入力される回転速度(以下、自動変速部20の入力回転速度)すなわち伝達部材18の回転速度(以下、伝達部材回転速度N18)が無段的に変化させられてその変速段Mにおいて無段的な変速比幅が得られる。したがって、変速機構10の総合変速比γT(=入力軸14の回転速度NIN/出力軸22の回転速度NOUT)が無段階に得られ、変速機構10において無段変速機が構成される。この変速機構10の総合変速比γTは、差動部11の変速比γ0と自動変速部20の変速比γとに基づいて形成される変速機構10全体としてのトータル変速比γTである。
Specifically, the
例えば、図2の係合作動表に示される自動変速部20の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対し伝達部材回転速度N18が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって、変速機構10全体としてのトータル変速比γTが無段階に得られる。
For example, first gear or transmission member rotational speed N 18 is continuously variable varying for each gear of the fourth gear and the reverse gear position of the
また、差動部11の変速比が一定となるように制御され、且つクラッチCおよびブレーキBが選択的に係合作動させられて第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段のいずれか或いは後進ギヤ段(後進変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速機構10のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。したがって、変速機構10において有段変速機と同等の状態が構成される。
Further, the gear ratio of the
図3は、差動部11と自動変速部20とから構成される変速機構10において、ギヤ段毎に連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示している。この図3の共線図は、各遊星歯車装置24、26、28のギヤ比ρの関係を示す横軸と、相対的回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標であり、3本の横線のうちの下側の横線X1が回転速度零を示し、上側の横線X2が回転速度「1.0」すなわち入力軸14に連結されたエンジン8の回転速度NEを示し、X3が差動部11から自動変速部20に入力される後述する第3回転要素RE3の回転速度を示している。
FIG. 3 is a collinear diagram that can represent, on a straight line, the relative relationship between the rotational speeds of the rotating elements having different connection states for each gear stage in the
また、差動部11を構成する動力分配機構16の3つの要素に対応する3本の縦線Y1、Y2、Y3は、左側から順に第2回転要素RE2に対応する第1サンギヤS1、第1回転要素RE1に対応する第1キャリヤCA1、第3回転要素RE3に対応する第1リングギヤR1の相対回転速度を示すものであり、それらの間隔は第1遊星歯車装置24のギヤ比ρ1に応じて定められている。さらに、自動変速部20の4本の縦線Y4、Y5、Y6、Y7は、左から順に、第4回転要素RE4に対応する第3サンギヤS3を、第5回転要素RE5に対応する相互に連結された第2リングギヤR2および第3キャリヤCA3を、第6回転要素RE6に対応する相互に連結された第2キャリヤCA2および第3リングギヤR3を、第7回転要素RE7に対応する第2サンギヤS2をそれぞれ表し、それらの間隔は第2、第3遊星歯車装置26、28のギヤ比ρ2、ρ3に応じてそれぞれ定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリヤとの間が「1」に対応する間隔とされるとキャリヤとリングギヤとの間が遊星歯車装置のギヤ比ρに対応する間隔とされる。すなわち、差動部11では縦線Y1とY2との縦線間が「1」に対応する間隔に設定され、縦線Y2とY3との間隔はギヤ比ρ1に対応する間隔に設定される。また、自動変速部20では各第2、第3遊星歯車装置26、28毎にそのサンギヤとキャリヤとの間が「1」に対応する間隔に設定され、キャリヤとリングギヤとの間がρに対応する間隔に設定される。
In addition, three vertical lines Y1, Y2, Y3 corresponding to the three elements of the
上記図3の共線図を用いて表現すれば、本実施例の変速機構10は、動力分配機構16(差動部11)において、第1遊星歯車装置24の第1回転要素RE1(第1キャリヤCA1)が入力軸14すなわちエンジン8に連結され、第2回転要素RE2が第1電動機M1に連結され、第3回転要素(第1リングギヤR1)RE3が伝達部材18および第2電動機M2に連結されて、入力軸14の回転を伝達部材18を介して自動変速部20へ伝達する(入力させる)ように構成されている。このとき、Y2とX2の交点を通る斜めの直線L0により第1サンギヤS1の回転速度と第1リングギヤR1の回転速度との関係が示される。
If expressed using the collinear diagram of FIG. 3 described above, the
例えば、差動部11においては、第1回転要素RE1乃至第3回転要素RE3が相互に相対回転可能とされる差動状態とされており、直線L0と縦線Y3との交点で示される第1リングギヤR1の回転速度が車速Vに拘束されて略一定である場合には、第1電動機M1の回転速度を制御することによって直線L0と縦線Y1との交点で示される第1サンギヤS1の回転が上昇或いは下降させられると、直線L0と縦線Y2との交点で示される第1キャリヤCA1の回転速度すなわちエンジン回転速度NEが上昇或いは下降させられる。
For example, in the
また、差動部11の変速比γ0が「1」に固定されるように第1電動機M1の回転速度を制御することによって第1サンギヤS1の回転がエンジン回転速度NEと同じ回転とされると、直線L0は横線X2と一致させられ、エンジン回転速度NEと同じ回転で第1リングギヤR1の回転速度すなわち伝達部材18が回転させられる。或いは、差動部11の変速比γ0が「1」より小さい値例えば0.7程度に固定されるように第1電動機M1の回転速度を制御することによって第1サンギヤS1の回転が零とされると、直線L0は図3に示す状態とされ、エンジン回転速度NEよりも増速されて伝達部材18が回転させられる。
Further, rotation of the first sun gear S1 is the same speed as the engine speed N E by controlling the rotational speed of the first electric motor M1 such speed ratio γ0 of the
また、自動変速部20において第4回転要素RE4は第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結され、第5回転要素RE5は出力軸22に連結され、第6回転要素RE6は第2クラッチC2を介して伝達部材18に選択的に連結されると共に第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結され、第7回転要素RE7は第3クラッチC3を介して伝達部材18に選択的に連結されると共に第1ブレーキB1を介してケース12に選択的に連結されている。
Further, in the
自動変速部20では、例えば差動部11において第1電動機M1の回転速度を制御することによって第1サンギヤS1の回転速度を略零とすると、直線L0は図3に示す状態とされ、エンジン回転速度NEよりも増速されて第3回転要素RE3に出力される。そして図3に示すように、第1クラッチC1と第2ブレーキB2とが係合させられることにより、第4回転要素RE4の回転速度を示す縦線Y4と横線X3との交点と第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6と横線X1との交点とを通る斜めの直線L1と、出力軸22と連結された第5回転要素RE5の回転速度を示す縦線Y5との交点で第1速の出力軸22の回転速度が示される。同様に、第1クラッチC1と第1ブレーキB1とが係合させられることにより決まる斜めの直線L2と出力軸22と連結された第5回転要素RE5の回転速度を示す縦線Y5との交点で第2速の出力軸22の回転速度が示され、第1クラッチC1と第2クラッチC2とが係合させられることにより決まる水平な直線L3と出力軸22と連結された第5回転要素RE5の回転速度を示す縦線Y5との交点で第3速の出力軸22の回転速度が示され、第2クラッチC2と第1ブレーキB1とが係合させられることにより決まる斜めの直線L4と出力軸22と連結された第5回転要素RE5の回転速度を示す縦線Y5との交点で第4速の出力軸22の回転速度が示される。
In the
図4は、本実施例の変速機構10を制御するための電子制御装置100に入力される信号及びその電子制御装置100から出力される信号を例示している。この電子制御装置100は、CPU、ROM、RAM、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン8、第1、第2電動機M1、M2に関するハイブリッド駆動制御、自動変速部20の変速制御等の駆動制御を実行するものである。
FIG. 4 illustrates a signal input to the
電子制御装置100には、図4に示すような各センサやスイッチなどから、エンジン水温TEMPWを表す信号、シフトレバー52(図5参照)のシフトポジションPSHや「M」ポジションにおける操作回数等を表す信号、エンジン8の回転速度であるエンジン回転速度NEを表す信号、ギヤ比列設定値を表す信号、Mモード(手動変速走行モード)を指令する信号、エアコンの作動状態A/Cを表す信号、出力軸22の回転速度(以下、出力軸回転速度)NOUTに対応する車速Vを表す信号、自動変速部20の作動油温TOILを表す信号、サイドブレーキ操作を表す信号、フットブレーキ操作を表す信号、触媒温度を表す信号、運転者の出力要求量に対応するアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Accを表す信号、カム角を表す信号、スノーモード設定を表す信号、車両の前後加速度Gを表す信号、オートクルーズ走行を表す信号、車両の重量(車重)を表す信号、各車輪の車輪速を表す信号、第1電動機M1の回転速度NM1(以下、第1電動機回転速度NM1という)を表す信号、第2電動機M2の回転速度NM2(以下、第2電動機回転速度NM2という)を表す信号、蓄電装置56(図6参照)の充電容量(充電状態)SOCを表す信号などが、それぞれ供給される。
The
また、上記電子制御装置100からは、エンジン出力を制御するエンジン出力制御装置58(図6参照)への制御信号例えばエンジン8の吸気管60に備えられた電子スロットル弁62のスロットル弁開度θTHを操作するスロットルアクチュエータ64への駆動信号や燃料噴射装置66による吸気管60或いはエンジン8の筒内への燃料供給量を制御する燃料供給量信号や点火装置68によるエンジン8の点火時期を指令する点火信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、電動機M1およびM2の作動を指令する指令信号、シフトインジケータを作動させるためのシフトポジション(操作位置)表示信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、制動時の車輪のスリップを防止するABSアクチュエータを作動させるためのABS作動信号、Mモードが選択されていることを表示させるMモード表示信号、差動部11や自動変速部20の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路70(図6参照)に含まれる電磁弁(リニアソレノイドバルブ)を作動させるバルブ指令信号、この油圧制御回路70に設けられたレギュレータバルブ(調圧弁)によりライン油圧PLを調圧するための信号、そのライン油圧PLが調圧されるための元圧の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号、パーキングロック駆動モータを駆動するための信号等が、それぞれ出力される。
Further, a control signal from the
図5は複数種類のシフトポジションPSHを人為的操作により切り換える切換装置としてのシフト操作装置50の一例を示す図である。このシフト操作装置50は、例えば運転席の横に配設され、複数種類のシフトポジションPSHを選択するために操作されるシフトレバー52を備えている。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a
そのシフトレバー52は、変速機構10内つまり自動変速部20内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態すなわち中立状態とし且つ自動変速部20の出力軸22を回転不能に固定する(すなわちロックする)ための駐車ポジション「P(パーキング)」、後進走行のための後進走行ポジション「R(リバース)」、変速機構10内の動力伝達経路が遮断された中立状態とするための中立ポジション「N(ニュートラル)」、自動変速モードを成立させて差動部11の無段的な変速比幅と自動変速部20の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段の範囲で自動変速制御される各ギヤ段とで得られる変速機構10の変速可能なトータル変速比γTの変化範囲内で自動変速制御を実行させる前進自動変速走行ポジション「D(ドライブ)」、または手動変速走行モード(手動モード)を成立させて自動変速部20における高速側の変速段を制限する所謂変速レンジを設定するための前進手動変速走行ポジション「M(マニュアル)」へ手動操作されるように設けられている。また、この「M」ポジションにおいては、変速レンジを切り換えることにより減速度を設定することが可能であることから、このシフト操作装置50は減速度操作装置として機能させられる。
The
上記シフトレバー52の各シフトポジションPSHへの手動操作に連動して図2の係合作動表に示す後進ギヤ段「R」、ニュートラル「N」、前進ギヤ段「D」における各変速段等が成立するように、例えば電気制御により変速機構10の動力伝達状態を切り替える所謂シフトバイワイヤシステムによって油圧制御回路が電気的に切り換えられる。
The reverse gear "R" shown in the engagement operation table of FIG 2 in conjunction with the manual operation of the various shift positions P SH of the
上記「P」乃至「M」ポジションに示す各シフトポジションPSHにおいて、「P」ポジションおよび「N」ポジションは、車両を走行させないときに選択される非走行ポジションであって、自動変速部20内の動力伝達経路が遮断された車両を駆動不能とする動力伝達経路の動力伝達遮断状態へ切換えを選択するための非駆動ポジションである。また、「R」ポジション、「D」ポジションおよび「M」ポジションは、車両を走行させるときに選択される走行ポジションであって、自動変速部20内の動力伝達経路が連結された車両を駆動可能とする動力伝達経路の動力伝達可能状態への切換えを選択するための駆動ポジションでもある。
In the shift positions P SH shown in the “P” to “M” positions, the “P” position and the “N” position are non-travel positions selected when the vehicle is not traveled, This is a non-drive position for selecting switching to a power transmission cut-off state of the power transmission path that disables driving of the vehicle whose power transmission path is cut off. Further, the “R” position, the “D” position, and the “M” position are travel positions selected when the vehicle travels, and can drive a vehicle to which a power transmission path in the
具体的には、シフトレバー52が「P」ポジションへ手動操作されることでクラッチCおよびブレーキBのいずれもが解放されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態とされると共に自動変速部20の出力軸22がロックされ、「N」ポジションへ手動操作されることでクラッチCおよびブレーキBのいずれもが解放されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態とされ、「R」、「D」、および「M」ポジションのいずれかへ手動操作されることで各ポジションに対応したいずれかのギヤ段が成立させられて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達可能状態とされる。
Specifically, when the
図6は、電子制御装置100による制御機能の一部であるエンジン起動装置の制御機能を説明する機能ブロック線図である。図6において、有段変速制御手段102は、図7に示すような車速Vと自動変速部20の出力トルクTOUTとを変数として予め記憶されたアップシフト線(実線)およびダウンシフト線(一点鎖線)を有する関係(変速線図、変速マップ)から実際の車速Vおよび自動変速部20の要求出力トルクTOUTで示される車両状態に基づいて、自動変速部20の変速を実行すべきか否かを判断しすなわち自動変速部20の変速すべき変速段を判断し、その判断した変速段が得られるように自動変速部20の自動変速制御を実行する。
FIG. 6 is a functional block diagram illustrating a control function of the engine starting device that is a part of the control function of the
このとき、有段変速制御手段102は、例えば図2に示す係合作動表に従って変速段が達成されるように、自動変速部20の変速に関与する油圧式摩擦係合装置を係合および/または解放させる司令(変速出力指令、油圧指令)を、すなわち自動変速部20の変速に関与する解放側係合装置を解放すると共に係合側係合装置を係合して自動変速部20の変速が実行されるように、油圧式制御装置70内のリニアソレノイドバルブを作動させてその変速に関与する油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを作動させる。
At this time, the stepped shift control means 102 engages and / or engages the hydraulic friction engagement device involved in the shift of the
ハイブリッド制御装置104は、エンジン8を効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン8と第2電動機M2との駆動力の配分や第1電動機M1の発電による反力を最適になるように変化させて差動部11の電気的な無段変速機としての変速比γ0を制御する。例えば、そのときの走行車速Vにおいて、運転者の出力要求量としてのアクセル開度Accや車速Vから車両の目標出力を算出し、その車両の目標出力と充電要求量から必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように伝達損失、第2電動機M2のアシストトルク等を考慮して目標エンジン出力を算出し、その目標エンジン出力が得られるエンジン回転速度NEとエンジントルクTEとなるようにエンジン8を制御するとともに第1電動機M1の発電量を制御する。
The
例えば、ハイブリッド制御手段104は、その制御を動力性能や燃費向上などのために自動変速部20の変速段を考慮して実行する。このようなハイブリッド制御では、エンジン8を効率のよい作動域で作動させるために定まるエンジン回転速度NEと車速Vおよび自動変速部20の変速段で定まる伝達部材18の回転速度とを整合させるために、差動部11が電気的な無段変速機として機能させられる。すなわち、ハイブリッド制御手段104は、エンジン回転速度NEとエンジン8の出力トルク(エンジントルク)TEとで構成される二次元座標内において無段変速走行の時に運転性と燃費性とを両立するように予め実験的に求められて記憶された図8の破線に示すようなエンジン8の最適燃費率曲線に沿ってエンジン8が作動させられるように、例えば目標出力を充足するために必要なエンジン出力を発生するためのエンジントルクTEとエンジン回転速度NEとなるように、変速機構10のトータル変速比γTの目標値を定め、その目標値が得られるように自動変速部20の変速段を考慮して差動部11の変速比γ0を制御し、トータル変速比γ0をその変速可能な変化範囲内で制御する。
For example, the
このとき、ハイブリッド制御手段104は、第1電動機M1により発電された電気エネルギをインバータ54を通して蓄電装置54や第2電動機M2に供給するので、エンジン8の動力の主要部は機械的に伝達部材18へ伝達されるが、エンジン8の動力の一部は第1電動機M1の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ54を通して電気エネルギが第2電動機M2へ供給され、その第2電動機M2が駆動されて第2電動機M2から伝達部材18へ伝達される。この電気エネルギの発生から第2電動機M2で消費されるまでに関連する機器により、エンジン8の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。
At this time, since the hybrid control means 104 supplies the electric energy generated by the first electric motor M1 to the
また、ハイブリッド制御手段104は、車両の停止中または走行中に拘わらず、差動部11の電気的CVT機能によって第1電動機回転速度NM1および/または第2電動機回転速度NM2を制御してエンジン回転速度NEを略一定に維持したり任意の回転速度に回転制御させられる。言い換えれば、ハイブリッド制御手段104は、エンジン回転速度NEを略一定に維持したり任意の回転速度に制御しつつ第1電動機回転速度NM1および/または第2電動機回転速度NM2を任意の回転速度に回転制御することができる。
Further, the hybrid control means 104 controls the first motor rotation speed N M1 and / or the second motor rotation speed N M2 by the electric CVT function of the
例えば、図3の共線図からもわかるようにハイブリッド制御手段104は車両走行中にエンジン回転速度NEを引き上げる場合には、車速V(駆動輪34)に拘束される第2電動機回転速度NM2を略一定に維持しつつ第1電動機回転速度NM1の引き上げを実行する。また、ハイブリッド制御手段104は、自動変速部20の変速中にエンジン回転速度NEを略一定に維持する場合には、エンジン回転速度NEを略一定に維持しつつ自動変速部20の変速に伴う第2電動機回転速度NM2の変化とは反対方向に第1電動機回転速度NM1を変化させる。
For example, the hybrid control means 104 as can be seen from the diagram of FIG. 3 when raising the engine rotation speed N E during running of the vehicle, the vehicle speed V the second electric motor rotation speed N which is bound to the (drive wheels 34) The first motor rotation speed N M1 is increased while maintaining M2 substantially constant. The hybrid control means 104, when maintaining the engine speed N E at the nearly fixed level during the shifting of the automatic shifting
また、ハイブリッド制御手段104は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ64により電子スロットル弁62を開閉制御させる他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置66による燃料噴射量や噴射時期を制御させ、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置68による点火時期を制御させる指令を単独で或いは組み合わせてエンジン出力制御装置58に出力して、必要なエンジン出力を発生させるようにエンジン8の出力制御を実行するエンジン出力制御手段を機能的に備えている。
Further, the hybrid control means 104 controls the fuel injection amount and the injection timing by the fuel injection device 66 for the fuel injection control in addition to controlling the opening and closing of the
例えば、ハイブリッド制御手段104は、基本的には図示しない予め記憶された関係からアクセル開度Accに基づいてスロットルアクチュエータ64を駆動し、アクセル開度Accが増加するほどスロットル弁開度θTHを増加させるようにスロットル制御を実行する。また、このエンジン出力制御装置58は、ハイブリッド制御手段104による指令に従って、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ64により電子スロットル弁62を開閉制御する他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置66による燃料噴射を制御し、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置68による点火時期を制御するなどしてエンジントルク制御を実行する。
For example, the
また、ハイブリッド制御手段104は、エンジン8の停止またはアイドル状態に拘わらず、差動装置11の電気的CVT機能(差動作用)によってモータ走行させることができる。例えば、ハイブリッド制御手段104は、一般的にエンジン効率が高トルク域に比較して悪いとされる比較的低出力トルクTOUT域すなわち低エンジントルクTE域、或いは車速Vの比較的低車速域すなわち低負荷域において、モータ走行を実行する。また、ハイブリッド制御手段104は、このモータ走行時には、停止しているエンジン8の引き摺りを抑制して燃費を向上させるために、差動部11の電気的CVT機能(差動作用)によって、第1電動機回転速度NM1を負の回転速度で制御例えば空転させて、差動部11の差動作用により必要に応じてエンジン回転速度NEを零乃至略零に維持する。
Further, the hybrid control means 104 can drive the motor by the electric CVT function (differential action) of the
また、ハイブリッド制御手段104は、エンジン走行領域であっても、上述した電気パスによる第1電動機M1からの電気エネルギおよび/または蓄電装置56からの電気エネルギを第2電動機M2へ供給し、その第2電動機M2を駆動して駆動輪にトルクを付与することにより、エンジン8の動力を補助するための所謂トルクアシストが可能である。
Further, even in the engine travel region, the hybrid control means 104 supplies the second motor M2 with the electric energy from the first electric motor M1 and / or the electric energy from the
また、ハイブリッド制御手段104は、蓄電装置56からインバータ54を介して供給される第1電動機M1への駆動電流を遮断して第1電動機M1を無負荷状態とする。第1電動機M1は無負荷状態とされると自由回転することすなわち空転することが許容され、差動部11はトルクの伝達が不能な状態すなわち差動部11内の動力伝達経路が遮断された状態と同等の状態であって、且つ差動部11からの出力が発生されない状態とされる。すなわち、ハイブリッド制御手段104は、第1電動機M1を無負荷状態とすることにより差動部11をその動力伝達経路が電気的に遮断される中立状態(ニュートラル状態)とする。
Moreover, the hybrid control means 104 interrupts the drive current to the 1st electric motor M1 supplied from the
エンジン起動制御手段106は、例えば蓄電装置56の充電容量が蓄電装置56の劣化を防ぐために設定されている所定充電容量以下である場合、エンジン水温TEMPWや触媒温度が各々所定温度以下である場合、車両加速時など高出力が要求された場合、或いはエアコンが作動状態A/Cにある場合等において、回転停止中のエンジン8を起動させるためのものである。
Engine start control means 106, for example, when the charge capacity of the
ここで、例えば信号待ち状態などシフトレバー52が「D」ポジションにあるときの車両停止状態において、車両を発進させるには、通常、エンジン8は回転停止しており第2電動機M2の駆動力によって発進させる。しかし、このような状態であっても、上述したようなエンジン8の駆動が必要な場合には、エンジン起動制御手段106によって、エンジン起動指令が出力される。
Here, for example, in order to start the vehicle when the
図9は、エンジン8の起動の際における、差動部11の各回転要素の回転速度を示す共線図である。エンジン8の起動には、実線に示すように、第1電動機M1を駆動させて第1サンギヤS1に対応する第1回転要素RE1を回転させると共に、第1リングギヤR1に対応する第3回転要素RE3の回転速度を例えば略零に固定するすなわち反力を発生させることで、エンジン8の回転速度NEをエンジン始動可能な回転速度(以下、始動可能回転速度という)NES以上に引き上げている。このように、例えば第2電動機M2を好適に制御することで、この第3回転要素RE3を略零或いは所定の回転速度に固定させて反力を発生させることができる。
FIG. 9 is a collinear diagram showing the rotational speeds of the rotating elements of the
ところで、第2電動機M2が故障した際には、エンジン8を起動させることで、車両を発進させることが考えられる。しかしながら、第2電動機M2が故障していると、第3回転要素RE3に反力を発生させることができないため、図9の破線に示すように、第3回転要素RE3が逆回転してしまい、エンジン8の回転速度を引き上げることが不可能となる。これに対して、第3回転要素RE3に反力を発生させるため、自動変速部20を例えば第1速ギヤ段を成立させて動力伝達可能状態とする、すなわち第3回転要素RE3を自動変速部20を介して出力軸22すなわち駆動輪34と連結させることで反力を発生させることが考えられる。ところが、シフトレバー52が「D」ポジションに位置されている状態では、シフトレバー52が「P」ポジションに位置される場合のように出力軸22が機械的に固定されていないため、前述した図9の破線に示す第3回転要素RE3の逆回転によって車両が逆走することが考えられる。なお、本実施例では、図示しない電動油圧ポンプが備えられており、エンジン8が停止中であっても、クラッチCおよびブレーキBが係合可能な油圧を発生させている。
By the way, when the second electric motor M2 breaks down, it is conceivable to start the vehicle by starting the
そこで、エンジン起動制御手段106は、第2電動機M2が故障した際に安全にエンジン8を起動させる機能を備えている。エンジン起動制御手段106は、第2電動機M2の故障したか否かを判定する電動機故障判定手段108、車両の車速Vが略零すなわち所定値以下かを判定するための車速判定手段110、エンジンの起動が要求されたか否かを判定するエンジン起動要求判定手段112、シフトレバー52のシフト位置が走行位置である「D」レンジか否かを判定するシフトポジション判定手段114に基づいて、クラッチCおよびブレーキBを係合させて、第1電動機M1を駆動させる。
Therefore, the engine start control means 106 has a function of starting the
電動機故障判定手段108では、例えばM2回転速度センサによって検出される第2電動機回転速度NM2と電子制御装置100から命令される要求回転速度とを比較するなどによって第2電動機M2が故障したか否かを判定する。
In motor failure determination means 108, for example, or the second electric motor M2 has failed, such as by comparing the M2 required rotational speed and the second electric motor rotation speed N M2 detected by the rotation speed sensor is commanded from the
車速判定手段110では、出力軸22に設けられている回転速度センサによって検出される回転速度に基づいて車速Vを算出し、車速Vが略零であるか否かを判定する。エンジン起動要求判定手段112では、例えばアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Accを表す信号や充電装置56の充電容量などによってエンジン起動要求が為されたか否かを判定する。シフトポジション判定手段114は、シフトポジションPSHに基づいてシフトレバー52が「D」ポジションであるか否かを判定する。
The vehicle speed determination means 110 calculates the vehicle speed V based on the rotation speed detected by the rotation speed sensor provided on the
上述した各々の判定手段によって、第2電動機M2の故障が判定され、車速Vが略零すなわち所定値以下であり、エンジン8の起動が要求され、シフトレバー52が走行位置である「D」レンジにあると判定されてエンジン8の起動が必要と判断されると、エンジン起動制御手段106によってエンジン8を起動させる。第2電動機M2故障時のエンジン8の起動は、例えば自動変速部20において、第3速ギヤ段または第4速ギヤ段を成立させることで動力伝達可能状態とする。第3速ギヤ段および第4速ギヤ段はそれぞれ図2に示すように、第2クラッチC2を係合させることで成立させられるものである。第2クラッチC2が係合させられると、図1および図3に示されるように、第2キャリヤCA2および第3リングギヤR3が連結されることで構成されている第6回転要素RE6が、伝達部材18を介して差動部11の第3回転要素RE3(第1リングギヤR1)に直接連結される。ここで、第6回転要素RE6は、図1に示すように、一方向クラッチFを介してケース12に連結されているため、エンジン8の回転方向に対して逆転方向(以後、逆転方向とはエンジン8の回転方向とは逆方向の回転のことをいう)の回転が阻止されている。これにより、第6回転要素RE6に連結される第3回転要素RE3は、図10の差動部11の共線図に示すように、第3回転要素RE3である第1リングギヤR1の逆転方向の回転が一方向クラッチFによって阻止される。これより、図10に示すように、第3回転要素RE3の回転速度を略零または零に固定、すなわち反力を発生させることができ、第1電動機M1を駆動させることでエンジン8の回転速度を始動可能回転速度NESまで安全に引き上げることができる。このように、エンジン起動制御手段106は、第2クラッチC2を係合させることで、伝達部材18を逆回転不能な第6回転要素RE6に直接連結させて、第1電動機M1を駆動させ、エンジン8を起動させる。なお、本実施例においては、車速Vが略零の領域で為されるため、第6回転要素RE6の回転速度は略零となっており、図10の共線図に示すように、第3回転速度RE3の回転速度も同様に略零となる。また、本実施例の第6回転要素RE6が、本発明の逆回転不能な回転部材に対応している。
By each of the determination means described above, the failure of the second electric motor M2 is determined, the vehicle speed V is substantially zero, that is, a predetermined value or less, the
また、自動変速部20において、第2速ギヤ段を成立させることでも第2電動機M2故障の際に、エンジン8を安全に起動させることができる。第2速ギヤ段は図2の示すように第1クラッチC1および第1ブレーキB1を係合させることで成立させられる。ここで、図1の第2遊星歯車装置28において、第1ブレーキB1が係合されることで第2サンギヤS2が回転停止させられると共に、第2キャリヤCA2が一方向クラッチFによって逆転方向の回転が阻止されているため、第2リングギヤR2は、第2遊星歯車装置26の差動作用によって、第2キャリヤCA2よりも増速した正方向(エンジン8と同回転方向)の回転が得られ、逆転方向の回転が阻止される。また、第3遊星歯車装置28では、第3リングギヤR3は一方向クラッチFによって逆転方向の回転が阻止されていると共に、第3キャリヤCA3は、第2リングギヤR2に連結されているため、第2リングギヤR2と同様に逆転方向の回転が阻止されている。また、第3リングギヤR3および第3キャリヤCA3が共に逆転方向の回転が阻止され、且つ、第3キャリヤCA3の回転速度の方が、第2リングギヤR2に連結されることで、第3リングギヤR3の回転速度よりも速くなるため、第4回転要素RE4に対応する第3サンギヤS3は、第3遊星歯車装置28の差動作用によって、逆転方向の回転が阻止される。なお、本実施例の第4回転要素RE4が、本発明の逆回転不能な他の回転部材に対応している。
Further, in the
図3の共線図を用いて表現すると、第2速ギヤ段は、第1クラッチC1および第1ブレーキB1が共に係合されることで結ばれる斜めの直線L2で表現され、直線L2と各回転要素との交点が相対的な各回転要素の回転速度を示している。ここで、直線L2は、第1ブレーキB1が係合されることで第7回転要素RE7の回転速度は零に固定され、また、第6回転要素RE6において、一方向クラッチFによって逆転方向の回転が阻止されるため、直線L2は、第4回転要素RE4および第5回転要素RE5においても常に回転速度零を示すX1以上の領域に位置することとなる。これにより、第4回転要素RE4および第5回転要素RE5は共に逆転方向の回転が阻止されることとなる。ここで、第2速ギヤ段では、第1クラッチC1が係合されることで、第3回転要素RE3が伝達部材18を介して第3サンギヤS3に対応する第4回転要素RE4に連結されるが、第4回転要素RE4は、前述したように逆転方向の回転が阻止されており、反力発生部材として機能させることができる。これにより、第1電動機M1を駆動させることで、エンジン8の回転速度を始動可能回転速度NESまで安全に引き上げることができる。このように、エンジン起動制御手段106は、第1ブレーキB1を係合することで逆回転不能な第4回転要素RE4を形成させ、伝達部材18をこの第4回転要素に連結、すなわち伝達部材18を逆回転不能な第6回転要素RE6に間接的に連結させて、第1電動機M1を駆動させ、エンジン8を起動させる。なお、本実施例においては、車速Vが略零の領域で為されるため、第4回転要素RE4の回転速度は略零となっており、図10の共線図に示すように、第3回転速度RE3の回転速度も同様に略零となる。
When expressed using the nomograph of FIG. 3, the second speed gear stage is expressed by an oblique straight line L2 connected by engaging the first clutch C1 and the first brake B1 together. The intersection with the rotation element indicates the relative rotation speed of each rotation element. Here, the rotation speed of the seventh rotation element RE7 is fixed to zero by engaging the first brake B1, and the straight line L2 is rotated in the reverse direction by the one-way clutch F in the sixth rotation element RE6. Therefore, the straight line L2 is always located in the region of X1 or more indicating the rotational speed of zero in the fourth rotating element RE4 and the fifth rotating element RE5. As a result, the fourth rotation element RE4 and the fifth rotation element RE5 are both prevented from rotating in the reverse direction. Here, in the second gear, the first clutch C1 is engaged, so that the third rotating element RE3 is connected to the fourth rotating element RE4 corresponding to the third sun gear S3 via the
図11は、電子制御装置100の制御作動の要部すなわち第2電動機M2故障時のエンジン起動装置の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行されるものである。図11において、先ず、電動機故障判定手段108、車速判定手段110、エンジン起動要求判定手段112、およびシフトポジション判定手段114に対応するステップS1(以下、ステップを省略)では、エンジン8の始動が必要か否かを判定する。
FIG. 11 is a flowchart for explaining the main part of the control operation of the
具体的には、電動機故障判定手段108によって、第2電動機M2が故障状態か否かを判定する。第2電動機M2が故障と判定されると、車速判定手段110によって車速Vが略零が否かを判定する。車速Vが略零と判定されると、エンジン起動要求判定手段112によって、エンジン8の起動が要求されたか否かを判定する。そして、エンジン8の起動が要求されたと判定されると、シフトポジション判定手段114によって、シフトポジションが走行位置である「D」レンジか否かを判定する。これらの判定手段の何れか1つでも否定されると本ルーチンは終了させられる。
Specifically, the motor failure determination means 108 determines whether or not the second motor M2 is in a failure state. If it is determined that the second electric motor M2 is out of order, the vehicle speed determination means 110 determines whether or not the vehicle speed V is substantially zero. When it is determined that the vehicle speed V is substantially zero, the engine activation
一方、これらの判定手段の全てが肯定されると、S2において第3速ギヤ段または第4速ギヤ段を成立させることで、第2クラッチC2を係合させる、或いは、第2速ギヤ段を成立させる。これにより、伝達部材18を介して第3回転要素RE3である第1リングギヤR1の回転を略零に固定させる、すなわち第1リングギヤR1において反力を発生させる。そしてS3において、第1電動機M1を駆動させることで、エンジン8の回転速度を始動可能回転速度NESまで引き上げる。最後にS4では、電子スロットル弁62の開閉制御や燃料噴射制御や点火時期制御のための指令をエンジン出力制御装置58に出力してエンジン8を始動させる。なお、S1乃至S4が、本発明のエンジン起動制御手段に対応している。
On the other hand, if all of these determination means are affirmed, the second clutch C2 is engaged by establishing the third gear or the fourth gear in S2, or the second gear is changed. Establish. As a result, the rotation of the first ring gear R1, which is the third rotation element RE3, is fixed to substantially zero via the
上述のように、本実施例のエンジン起動装置によれば、第1電動機M1を駆動させてエンジン8を起動させる際に反力を発生させるべき第2電動機M2が故障しても、第3回転要素RE3に反力を発生させるようにクラッチCおよびブレーキBを好適に係合させることで、第3回転要素RE3を逆回転不能な第6回転要素RE6に直接または間接的に連結させて第3回転要素RE3を固定させることで、反力を発生させることができる。これにより、車両のシフト位置が「D」レンジであっても車両が逆走する危険もなく、エンジン8を起動させることができる。
As described above, according to the engine starting device of the present embodiment, even if the second electric motor M2 that should generate a reaction force when starting the
また、前述の実施例のエンジン起動装置によれば、第2クラッチC2を係合させて、伝達部材18を逆回転不能な第6回転要素RE6に直接連結させることで、他の回転要素の回転を制限するなどの必要なく、第3回転要素RE3において反力を発生させることができ、エンジン8を起動させることが可能となる。
Further, according to the engine starting device of the above-described embodiment, the second clutch C2 is engaged, and the
また、前述の実施例のエンジン起動装置によれば、ブレーキB1を係合することで逆回転不能となる第4回転要素RE4を形成し、伝達部材18をその第4回転要素RE4に連結させることで、第3回転要素RE3において反力を発生させることができ、エンジン8を起動させることが可能となる。
Further, according to the engine starting device of the above-described embodiment, the fourth rotation element RE4 that cannot reversely rotate by engaging the brake B1 is formed, and the
また、前述の実施例のエンジン起動装置によれば、エンジン起動制御手段106は、電動機故障判定手段108、車速判定手段110、エンジン起動要求判定手段112、およびシフトポジション判定手段114に基づいてエンジン8を起動させることで、第2電動機M2故障時であっても安全にエンジン8を起動させることができる。
Further, according to the engine starter of the above-described embodiment, the engine
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
例えば、前述の実施例の自動変速機20は、前進4段後進1速の変速機であったが、変速機の変速段および連結関係は、特に限定されるものではない。例えば前進3速後進1速などの自動変速機であっても、その変速機内に一方向クラッチが備えられていれば本発明を適用することができる。すなわち、一方向クラッチを有する変速機であれば、その一方向クラッチによって逆回転が阻止される回転部材に伝達部材18を直接或いは間接的に連結させることで、本発明は成立する。
For example, the
また、前述の実施例の動力分配機構16では、第1キャリヤCA1がエンジン8に連結され、第1サンギヤS1が第1電動機M1に連結され、第1リングギヤR1が伝達部材18に連結されていたが、それらの連結関係は、必ずしもそれに限定されるものではなく、エンジン8、第1電動機M1、伝達部材18は、第1遊星歯車装置24の3回転要素CA1、S1、R1のうちの何れと連結されていても差し支えない。
In the
また、前述の実施例では、エンジン8は入力軸14と直結されていたが、例えばギヤ、ベルト等を介して作動的に連結されておればよく、共通の軸心上に配置される必要もない。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例では、第1電動機M1および第2電動機M2は、入力軸14に同心に配置されて第1電動機M1は第1サンギヤS1に連結され第2電動機M2は伝達部材18に連結されていたが、必ずしもそのように配置される必要はなく、例えばギヤ、ベルト、減速機等を介して作動的に第1電動機M1は第1サンギヤS1に連結され、第2電動機M2は伝達部材18に連結されてもよい。
In the above-described embodiment, the first motor M1 and the second motor M2 are arranged concentrically with the
また、前述の実施例では、第1クラッチC1や第2クラッチC2などの油圧式摩擦係合装置は、パウダー(磁粉)クラッチ、電磁クラッチ、噛み合い型のドグクラッチなどの磁粉式、電磁式、機械式係合装置から構成されていてもよい。例えば電磁クラッチであるような場合には、油圧制御回路70は油路を切り換える弁装置ではなく電磁クラッチへの電気的な指令信号回路を切り換えるスイッチング装置や電磁切換装置等により構成される。
Further, in the above-described embodiment, the hydraulic friction engagement devices such as the first clutch C1 and the second clutch C2 are magnetic powder type, electromagnetic type, mechanical type such as powder (magnetic powder) clutch, electromagnetic clutch, and meshing type dog clutch. You may be comprised from the engaging apparatus. For example, in the case of an electromagnetic clutch, the
また、前述の実施例では、自動変速部20は伝達部材18を介して差動部11と直列に連結されていたが、入力軸14と平行にカウンタ軸が設けられそのカウンタ軸上に同心に自動変速部20が配設されてもよい。この場合には、差動部11と自動変速部20とは、例えば伝達部材18としてのカウンタギヤ対、スプロケットおよびチェーンで構成される1組の伝達部材などを介して動力伝達可能に連結される。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例の差動機構としての動力分配機構16は、例えばエンジン8によって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第1電動機M1および第2電動機M2に作動的に連結された差動歯車装置であってもよい。
Further, in the
また、前述の実施例の動力分配機構16は、1組の遊星歯車装置から構成されていたが、2以上の遊星歯車装置から構成されて、非差動状態(定変速状態)では3段以上の変速機として機能するものであってもよい。また、その遊星歯車装置はシングルピニオン型に限られたものではなくダブルピニオン型の遊星歯車装置であってもよい。
In addition, the
また、前述の実施例では、シフト位置が「D」においてエンジン8を起動させるものであったが、シフト位置が「R」レンジであっても、エンジン8を起動させる限りは前進、後進は関係ないため、本発明を適用することができる。
In the above-described embodiment, the
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 The above description is only an embodiment, and the present invention can be implemented in variously modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art.
8:エンジン 12:トランスミッションケース(非回転部材) 16:動力分配機構(差動部) 18:伝達部材 20:自動変速部(変速部) 34:駆動輪 106:エンジン起動制御手段 108:電動機故障判定手段 110:車速判定手段 112:エンジン起動要求判定手段 114:シフトポジション判定手段 B:ブレーキ(係合装置) C:クラッチ(係合装置) F:一方向クラッチ M1:第1電動機 M2:第2電動機 RE1:第1回転要素 RE2:第2回転要素 RE3:第3回転要素 RE4:逆回転不能な他の回転部材(第4回転要素) RE6:逆回転不能な回転部材(第6回転要素) 8: Engine 12: Transmission case (non-rotating member) 16: Power distribution mechanism (differential part) 18: Transmission member 20: Automatic transmission part (transmission part) 34: Drive wheel 106: Engine start control means 108: Motor failure determination Means 110: Vehicle speed judgment means 112: Engine start request judgment means 114: Shift position judgment means B: Brake (engagement device) C: Clutch (engagement device) F: One-way clutch M1: First motor M2: Second motor RE1: First rotating element RE2: Second rotating element RE3: Third rotating element RE4: Other rotating member that cannot reversely rotate (fourth rotating element) RE6: Rotary member that cannot reversely rotate (sixth rotating element)
Claims (4)
前記変速部内に設けられた一方向クラッチを介して非回転部材に連結されることによって逆回転不能な回転部材が設けられており、
前記第2電動機が故障した際には、前記係合装置を係合させて前記差動部の出力軸を前記逆回転不能な回転部材に直接または間接的に連結させて逆転不能状態とし、前記第1電動機により前記エンジンを駆動させるエンジン起動制御手段を含むことを特徴とするハイブリッド車両のエンジン起動装置。 A first rotary element connected to the engine, a second rotary element connected to the first electric motor, and a third rotary element is always power transmission coupled to an output shaft to the second electric motor and transmission members, A differential part that has a differential mechanism for distributing the engine output to the first electric motor and the transmission member and operates as an electrical differential unit; and between the output shaft of the differential part and the drive wheel An engine starter for a hybrid vehicle comprising: a shift unit that is provided in series with each other and that establishes a plurality of shift stages according to a selective operation of the plurality of engagement devices;
A rotating member that is not reversely rotated by being connected to a non-rotating member via a one-way clutch provided in the transmission unit is provided,
When the second electric motor fails, the engaging device is engaged to directly or indirectly connect the output shaft of the differential unit to the non-reversely rotatable rotating member to make the reverse rotation impossible , An engine starter for a hybrid vehicle, comprising engine start control means for driving the engine by a first electric motor.
前記エンジン起動制御手段は、前記ブレーキを係合することで逆回転不能となる他の回転部材を形成し、前記差動部の出力軸を該他の回転部材に連結させて逆転不能状態とするものであることを特徴とする請求項1のハイブリッド車両のエンジン起動装置。 The engaging device includes a brake that controls rotation of a predetermined rotating member;
The engine start control means forms another rotating member that cannot be reversely rotated by engaging the brake, and connects the output shaft of the differential unit to the other rotating member to make the reverse rotation impossible state. 2. The engine starting device for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the engine starting device is a hybrid vehicle.
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